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第一章 相变概述1

1.1 引言1

1.2 相变的分类2

1.2.1 按热力学分类2

1.2.2 按相变方式分类5

1.2.3 按原子迁动特征分类6

1.2.4 常见一级固态相变的简明分类8

1.3 相变的一般特征9

1.3.1 相变的发生9

1.3.2 形核13

1.3.3 新相长大17

1.3.4 相界面24

1.3.5 新相与母相的晶体学关系30

1.4 相变研究的展望35

参考文献37

第二章 相变热力学43

2.1 新相的形成和相变驱动力44

2.1.1 新相的形成44

2.1.2 形核能垒46

2.2 马氏体相变热力学48

2.2.1 马氏体相变的一般特征48

2.2.2 铁基合金马氏体相变热力学50

2.2.3 陶瓷和有色合金中的马氏体相变热力学51

2.3 凝固与熔化52

2.3.1 相线和分配系数52

2.3.2 固体表面曲率对熔点的影响53

2.3.3 压力对凝固的影响54

2.4 无序-有序转变热力学55

2.4.1 原子配置的有序化55

2.4.2 长程有序的B-W-G模型在CuAu合金中的应用56

2.4.3 平衡有序度的不连续变化58

2.5 失稳分解——Spinodal分解热力学60

2.5.1 二元Spinodal分解的热力学条件60

2.5.2 Cahn-Hilliard方程及其求解62

2.5.3 Spinodal分解的实验研究64

2.6 脱溶分解热力学66

2.6.1 脱溶时成分起伏和沉淀相形核66

2.6.2 脱溶驱动力计算67

2.7 珠光体转变（共析分解）热力学69

2.7.1 共析相变的有效驱动力69

2.7.2 珠光体转变的速度公式（界面扩散＋界面迁移模型）70

参考文献73

第三章 相变动力学75

3.1 形核理论76

3.1.1 经典形核理论76

3.1.2 稳态形核率和与时间相关的形核率88

3.1.3 Cahn-Hilliard非经典形核理论96

3.1.4 界面能及新相核心的形状101

3.2 新相长大动力学108

3.2.1 Fick扩散定理110

3.2.2 扩散控制新相长大速度111

3.2.3 片状相和针状相长大的Zener-Hillert理论119

3.2.4 片状铁素体台阶长大理论124

3.2.5 三元系扩散控制新相长大125

3.3 相变总体动力学135

参考文献140

第四章 相变晶体学145

4.1 概述145

4.1.1 母相与新相的位向关系146

4.1.2 新相的形貌147

4.2 沉淀相变晶体学分析149

4.2.1 O点阵理论及其应用150

4.2.2 其他fcc/bcc体系沉淀相变晶体学模型171

4.3 马氏体相变晶体学表象理论179

4.4 位向关系的变体及生成相晶粒间的位向差182

参考文献186

第五章 凝固理论191

5.1 一般凝固理论191

5.1.1 晶体形核的基本理论191

5.1.2 固-液相界面结构与晶体长大195

5.1.3 凝固过程的溶质再分配198

5.1.4 凝固过程固-液界面熔体的过冷状态207

5.1.5 界面稳定性与晶体形态210

5.2 多相合金的凝固214

5.2.1 共晶合金的凝固215

5.2.2 偏晶合金的凝固217

5.2.3 包晶合金的凝固219

5.3 现代凝固理论及铸造组织220

5.3.1 铸件凝固组织的形成220

5.3.2 铸件组织的控制221

5.3.3 铸件中的缺陷225

5.3.4 快速凝固241

参考文献244

第六章 熔化与过热247

6.1 引言247

6.2 熔化理论与过热极限249

6.2.1 Lindemann熔化准则249

6.2.2 力学不稳定性（Born）判据249

6.2.3 热弹性失稳判据250

6.2.4 缺陷熔化理论250

6.2.5 过热极限252

6.2.6 不同熔化理论之间的联系255

6.3 表面熔化257

6.3.1 实验观察257

6.3.2 表面熔化的唯象理论258

6.3.3 晶体缺陷处的预熔化261

6.4 小粒子的熔化行为263

6.4.1 小粒子熔化的实验研究263

6.4.2 小粒子熔化的模型265

6.4.3 粒子形状对熔化的影响268

6.4.4 表面包覆对小粒子熔化的影响269

6.4.5 小粒子熔化焓与尺寸的关系270

6.4.6 团簇的熔化272

6.5 镶嵌粒子的过热275

6.5.1 界面结构对镶嵌粒子过热的影响275

6.5.2 过热粒子熔化过程的观察279

6.5.3 镶嵌粒子过热的解释282

6.5.4 压力导致的过热现象284

6.5.5 过热粒子的物理性能285

6.6 薄膜的过热286

6.7 结语与展望290

参考文献291

第七章 扩散型相变295

7.1 沉淀相变的基本理论296

7.1.1 沉淀过程的相变驱动力296

7.1.2 沉淀相的应变能和核胚形貌303

7.1.3 沉淀相粗化310

7.2 沉淀相变实例312

7.3 共析相变322

7.3.1 珠光体的形核和长大323

7.3.2 合金成分对钢中珠光体相变的影响331

7.3.3 纤维沉淀和相间沉淀333

7.4 块状相变335

7.4.1 块状相变的特征336

7.4.2 块状相变的热力学和动力学338

7.4.3 存在块状相变的相图和合金340

7.5 有序相变342

参考文献346

第八章 马氏体相变349

8.1 马氏体相变的定义和分类349

8.1.1 马氏体相变的定义349

8.1.2 马氏体相变的分类352

8.2 马氏体相变驱动力354

8.2.1 马氏体相变的热力学条件354

8.2.2 铁碳合金355

8.2.3 Fe-X-（C）系359

8.2.4 铜基合金361

8.3 马氏体相变动力学363

8.3.1 马氏体相变动力学特征363

8.3.2 变温马氏体相变动力学方程363

8.3.3 等温相变动力学364

8.4 马氏体相变晶体学365

8.4.1 马氏体相变晶体学经典模型365

8.4.2 马氏体相变晶体学基础368

8.4.3 马氏体相变晶体学的表象理论373

8.5 马氏体形核和马氏预相变382

8.5.1 马氏体形核理论382

8.5.2 马氏体预相变现象的实验研究406

参考文献419

第九章 二级相变425

9.1 二级相变的特征425

9.1.1 二级相变的特性425

9.1.2 二级相变中的Ehrenfest方程426

9.1.3 液氦的λ相变427

9.2 铜基合金中的二级有序相变428

9.2.1 铜基合金中的晶体结构428

9.2.2 铜基合金的有序转变429

9.3 铁电相变431

9.3.1 铁电相变中的一级和二级相变431

9.3.2 铁电相变的Laudau理论433

9.4 超导相变435

9.4.1 超导相变与Ginzburg-Laudau理论435

9.4.2 高温超导的晶体结构特征439

9.4.3 Y1Ba2Cu3O7-x超导性和一级相变440

9.4.4 元素替换对Y1Ba2Cu3O7-x超导性的影响443

9.4.5 其他晶体结构的YBaCuO超导相444

9.5 一级马氏体相变与二级反铁磁相变的耦合447

9.5.1 反铁磁性金属和合金的分类447

9.5.2 γMn基合金的反铁磁转变与fcc→fct马氏体相变449

9.5.3 γMn基合金的反铁磁转变软模452

9.5.4 γMn基合金的相变耦合对合金材料性能的影响454

参考文献456

第十章 非晶晶化转变和纳米材料相变459

10.1 非晶晶化的热力学461

10.2 非晶晶化的形核理论469

10.2.1 形核吉布斯自由能469

10.2.2 稳态的形核率469

10.2.3 与时间相关的形核率471

10.3 非晶晶化动力学的热分析理论475

10.3.1 基本理论475

10.3.2 等温过程分析476

10.3.3 匀速加热过程分析478

10.4 纳米材料的结构特征482

10.5 纳米晶体的熔化485

10.6 纳米晶体中同素异构转变理论487

10.7 纳米晶体中的扩散型相变理论492

10.8 纳米晶体中的均匀形核能垒495

参考文献499

第十一章 近代相变理论511

11.1 Landau理论与结构相变512

11.1.1 Laudau二级相变理论512

11.1.2 Laudau理论与一级相变516

11.1.3 Laudau理论与热力学519

11.1.4 Ginzburg-Laudau理论521

11.1.5 Laudau理论的应用实例522

11.2 马氏体相变的孤立子理论528

11.2.1 孤立子的基本理论和性质528

11.2.2 相变中的孤立波和孤立子533

11.3 相场理论544

11.3.1 描述相场的动力学方程544

11.3.2 相场理论的应用547

11.4 群论与相变555

11.4.1 群的基本概念555

11.4.2 晶体点群与空间群559

11.4.3 群的表示和特征标表564

11.4.4 群论在相变中的应用566

参考文献571